JP4111560B2 - Facilities built on rock formations covered with soil deposits - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、地震による事象に対する安全基準に適合するように設計されている原子力プラントの構造に関する。具体的に言えば、本発明は、軟弱な土壌基礎材料が深い岩盤の上を覆っているサイト(敷地)にある原子力プラントの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子力プラントは、経験しそうな最も過酷な地震により引き起こされる地面の動きに耐えるように設計されている。地震解析では、地震のような事象発生時に原子炉が安全に停止することが示されなければならない。安全な停止に絶対的に必要な構成要素及び構造は、安全分類(セーフティ・クラス)Iの構造として考えられるものである。
【0003】
岩盤が自然地表面から非常に(30メートル又は約100フィート以上の)深い所に位置しているとき、従来の建築マット基礎を利用して安全分類Iの基礎を設けることは非常にコストがかかると共に時間を浪費する。岩盤境界から放出される地震加速度は、土壌を介して有意に増幅され、原子力プラントの構造、システム及び構成要素にかかる非常に高い地震力になる。地震励起状態における液化の可能性は、従来設計における地下の基礎に激しい影響を及ぼす。
【0004】
従って、原子力プラントのために選択されたサイトにおける深い岩盤の上を覆っている軟弱な土壌基礎材料を克服する新たな建築設計に対する要求がある。この建築設計は、発電プラントの構造、システム及び構成要素に対する地震事象の影響を最小限にしなければならない。その設計は又、異なる形式のプラントに適応可能であるべきである。
【0005】
【発明の概要】
本発明は、軟弱な土壌堆積物によって覆われた深い岩盤上に原子力プラントを建設するための新規な設計構造である。本発明は、軟弱な土壌を貫通していると共に適当な岩盤物質(柔らかい又は硬い岩盤)上に埋設されている単純な基礎構造を採用している。構造上のコンクリートが、軟弱な土壌材料を埋める(ブリッジする)ために用いられる好ましい媒体である。本発明の好ましい実施例に従えば、基礎構造が、水中用形式の(トレミー(tremie))コンクリートで満たされた複数のケーソンを含んでいる。代替的には、補強されたコンクリートで形成されているパイル又は任意の形式の基礎構造が、これによって支持されている構造上の負荷を軟弱な土壌材料から適当な岩盤へ伝達するために使用され得る。
【0006】
原子力プラントの構造、システム及び構成要素への地震の影響を最小限にするために、弾性(ゴム)軸受け又は地震アイソレータ(フィルタ)が、プラント建物を支持するために使用されている。このようなアイソレータは、非常に多くの震動入力をフィルタで除去する。発電複合体におけるすべての主要な構造(即ち、原子炉建屋、タービン建屋、ラドウェスト建屋及び制御建屋)は、弾性軸受け又は地震アイソレータを収容している共通のマット基礎の上に配置されていると共に、建屋の間の差動移動を最小限にする。
【0007】
本発明に従った建築構造は、原子力プラントの非常に多くの異なる設計に適用されるであろう。本発明は、発電複合体の設計を標準化すると共にその設計を異なる形式のサイトで使用することを可能にする。唯一変化するものは、基礎構造の詳細及び地震時のエネルギを吸収する弾性軸受けのような地震アイソレータの繊細なチューニングである。
【0008】
一般的に、原子力発電複合体にかかる地震負荷は、構造、システム及び構成要素の設計に有意な影響を及ぼす。地震負荷は、複合体が地震活動度の高い区域に配置されているか、地震活動度の低い区域に配置されているかに依存する。地震アイソレータのフィルタリング又は隔離特性により、原子力発電複合体の構造、システム及び構成要素の震動は、アイソレータ上の構造に対する標準的な一組の包絡設計値が地震活動度の高い位置を含んだサイトとは無関係に定義され得るように制御される。岩盤の高さも位置から位置へと変化するので、ケーソンの長さのみを変化させることにより、標準的で一般的な埋め込みがサイトとは無関係に選択され得る。こうして、原子力発電複合体の標準設計が達成され得る。
【0009】
【実施例】
図2を参照すると、本発明の好ましい実施例に従った構造基礎が、ピット又は地下室10を含んでおり、ピット又は地下室10は、発電複合体を支持している水平な平板(スラブ)床10aと、平板床10aの周囲から垂直上方に延在している壁10bとを有している。好ましくは、隔離地下室10は、鋼のバーで補強されたコンクリートで形成されている。平板床10aの厚さは、3mのオーダであってもよい。周囲壁10bは、より薄い、即ち1.5mのオーダであってもよい。
【0010】
図1に最もよく示されているように、例示的な発電複合体は、一対の原子炉建屋22及び24と、一対のタービン建屋26及び28と、制御建屋30と、一対のラドウェスト建屋32及び34とを含んでいる。これらの建屋は、平板床10aの上に配置されており、好ましくは、複合体によって占められる区域が最小になるように配置されている。図1における例示的な平板床は正方形状を有しているが、実際には平面床10aの形状は、特定のプラントの構成及び/又は基礎を成す地形に適合するように構成され得る。
【0011】
図2に示すように、隔離地下室10は、複数のペデスタル12によって垂直に支持されており、複数のペデスタル12は、軟弱な土壌の上部層4の下方にある岩盤層2の上に立っている。4×4配列のペデスタルが図1及び図2に示されているが、ペデスタルの数が16である必要がないことは地震技術に関する当業者には容易に明らかである。ペデスタルは行列状に配置されている必要もなく、又は互いに等しい距離で隔設されている必要もない。ペデスタルの間隔及び配置は、平面床の形状及び/若しくは基礎を成す地形に適合するように、又は所定の負荷歪み特性をもたらすように調節され得る。
【0012】
図2に最もよく示されているように、各々のペデスタル12は好ましくは、トレミー・コンクリート16で満たされたケーソン14を含んでいる。トレミー・コンクリート16は水中に沈められたときに、コンクリートの溶解を防止する添加物を含有している形式のコンクリートである。各々のケーソン14は、大きな(例えば、直径30mの)円形円筒形状のシェル(図3に詳細に示されている)であり、好ましくは、構造用鋼で製造されていると共に不十分な(lean)コンクリートで満たされている。代替的には、各々のケーソンは、岩盤層の上に位置しているコンクリート塊を取り囲んでいるコンクリート部材を含んでいてもよい。シェルの厚さは、3.5mのオーダであってもよい。各々のケーソンの高さは、各々のケーソンが埋め込まれている位置における岩盤層2の上部境界の深さに関連して変化するであろう。各々のペデスタルの上端部は、隔離地下室10の平面床10aの下方の対応する区域を支持している。ペデスタルの配列は全体で、全体的に水平位置にある平面床10aを支持している。
【0013】
ペデスタルを構成するためには先ず、土壌層の上部数メートルにある軟弱な土壌層が掘り出される。次いで、各々のケーソンの14の下端部が、ケーソンの頂部すべてが水平平面内の所望の高さに位置するまで、残りの土壌層を通り抜けて岩盤層2内に埋め込まれる。ケーソン内部の容積がばらの岩石、土壌及び水を除去するように浚渫された後に、ケーソンは非常に堅固でしっかりした支持構造を形成するようにトレミー・コンクリートで埋め戻される。この構造は、隔離地下室10にかかるすべての荷重を支持すると共に岩盤基礎2に伝達する。
【0014】
本発明の好ましい実施例に従って、発電複合体の各々の建屋(図1の参照番号22、24、26、28、30、32及び34)は、それぞれ一組の弾性軸受け18によって隔離地下室10の平板床10a上に独立に支持されている。これらの弾性軸受けは、地震時の建屋の構造的健全性を維持すると共にそれらの建屋と支持隔離地下室との間の連結していない移動を可能にする地震アイソレータとして作用する。設計及び建設において伝統的であるかもしれない地震アイソレータは、隔離地下室10の平板床10aの上部表面の上方の所定の高さで建屋の底部を支持している。好ましくは、その所定の高さは、発電プラントの作業員がアイソレータの検査及び保守を実行するための出入り(アクセス)を行う通路を形成するのに十分(例えば、2mのオーダ)である。
【0015】
上述した基礎の設計を用いて、発電複合体は実質的に、深い岩盤上に支持されている。大きな円形のペデスタルは、すべての荷重を岩盤基礎に伝達する非常に堅固でしっかりした構造を形成している。提案された構造は簡易であると共に、十分な公差でよく達成される。隔離地下室も同様に、従来の材料及び技術で建設された。弾性軸受けは、発電複合体構造を岩盤基礎に向いている横からの地震負荷から隔離するように選択されている。弾性軸受けは、せん断ばね(shearsprings)として作用する。これらは大きな変位に適応すると共に、水平方向に移動する過程におけるエネルギを吸収する。これらは、各々個別のサイトへの適用に対して寸法決めされている。隔離地下室の横方向の振動は、垂直壁10bの外側周囲に沿った安定化された土壌6の配置により減少する可能性がある。この土壌は、振動を用いた付加材をしみ込ませることにより安定化されている。
【0016】
岩石に対するコンクリートの大幅な質量低下と組み合わせて地震アイソレータ(フィルタ)を使用することは、上述した構造の標準化としてのアイソレータを可能にする独特の概念である。好ましい埋め込みについて原子力発電複合体との関連で記載してきたが、地震事象からの保護を要求するいかなる種類の設備も本発明の隔離地下室の上に建設され得ることは明らかであろう。
【0017】
ここに述べた観念及び概念は、適当な(柔らかい又は硬い)岩盤を覆っている軟弱な土壌の上に位置している原子力プラント(又はその他の産業施設)の経済的な基礎(土台)をもたらす概念設計としての手段を提供する。この設計は、原子力プラントの構造、システム及び構成要素にかかる地震負荷を最小限にするであろう。更に、この設計は、基礎を建設するために必要とされる総時間を最小限にする。
【0018】
本発明の結果として、標準的な原子力発電プラント設計の使用が、そのサイトが軟弱な土壌の上に位置しているか及び地震活動度の高い区域に位置しているかにかかわりなく可能になる。又、この設計は、発電複合体の主要な構成要素の配置を同時に接近させることを可能にする。これにより、必要とされるプラントの面積を最小限にすると共に、建屋の間の差動移動を減少させる。最初は、原子力施設に対する基礎支持を試験、監視及び調節をすることが可能であろう。
【0019】
好ましい埋め込みを例示の目的のみのために開示してきた。ここに開示された構造の変更及び改変は、当業者には容易に明らかであろう。例えば、本発明の隔離の概念は、(土壌の深さに依存する)基礎建設の異なる方法を考慮に入れるのに十分なほど用途が多い。図2は、岩盤表面が隔離地下室10の平面床の底部の下方約35mにあると仮定された場合の実例的なサイトに対して示されている。ケーソンの寸法は、比較的浅いサイトではケーソンが使用されないと言ってもよい程度まで減少させることができ、コンクリートの充填は従来の形態で成される。より頑丈なケーソン又は一組の同心のケーソンが、岩盤層2のより深い頂部表面を有しているサイトに対して使用され得る。ケーソンが使用される場合、ケーソンの間の空間は、設計要求に応じて砂、セメント又はその他任意の適当な材料で満たされる。このようなすべての変更及び改変は、本発明によって包含されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施例に従った深い岩盤サイトの構造基礎のサイト平面図である。
【図2】図1に描いた構造基礎を図1に示した切断線2−2に沿って切った概略断面立面図である。
【図3】図2に示した細部Aの拡大図である。
【符号の説明】
2 岩盤層
4 土壌の上部層
6 安定化された土壌
10 地下室
10a 平板(スラブ)床
10b 壁
12 ペデスタル
14 ケーソン
16 コンクリート
22、24 原子炉建屋
26、28 タービン建屋
30 制御建屋
32、34 ラドウェスト建屋[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to the structure of a nuclear power plant that is designed to meet safety standards for seismic events. Specifically, the present invention relates to the structure of a nuclear power plant at a site (site) where a soft soil foundation material covers a deep bedrock.
[0002]
[Prior art]
Nuclear plants are designed to withstand ground movements caused by the most severe earthquakes that are likely to be experienced. Seismic analysis must show that the reactor shuts down safely when an event such as an earthquake occurs. The components and structures that are absolutely necessary for a safe stop are those that are considered as safety class I structures.
[0003]
When the bedrock is located very deep (over 30 meters or more than about 100 feet) from the natural surface, it is very costly to use a traditional building mat foundation to establish a safety category I foundation. And waste time. The seismic acceleration released from the rock boundary is significantly amplified through the soil, resulting in very high seismic forces on the structure, systems and components of the nuclear plant. The possibility of liquefaction in the seismically excited state has a profound effect on underground foundations in conventional designs.
[0004]
Accordingly, there is a need for new architectural designs that overcome the soft soil foundation material overlying deep bedrock at sites selected for nuclear plants. This architectural design must minimize the impact of seismic events on the structure, systems and components of the power plant. The design should also be adaptable to different types of plants.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention is a novel design structure for constructing a nuclear power plant on deep rock covered with soft soil deposits. The present invention employs a simple foundation structure that penetrates soft soil and is embedded on a suitable rock material (soft or hard rock). Structural concrete is the preferred medium used to fill (bridge) soft soil material. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the substructure includes a plurality of caissons filled with underwater type (tremie) concrete. Alternatively, piles made of reinforced concrete or any type of foundation structure are used to transfer the structural loads supported thereby from the soft soil material to the appropriate rock mass. obtain.
[0006]
Elastic (rubber) bearings or seismic isolators (filters) are used to support plant buildings to minimize the impact of earthquakes on the structure, systems and components of nuclear plants. Such an isolator filters out too much vibration input. All the main structures in the power generation complex (ie, reactor building, turbine building, radwest building and control building) are located on a common mat foundation containing elastic bearings or seismic isolators Minimize differential movement between buildings.
[0007]
The building structure according to the present invention will be applied to a great many different designs of nuclear power plants . The present invention standardizes the design of power generation complexes and allows the design to be used at different types of sites. The only thing that changes is the subtle tuning of seismic isolators, such as the details of the foundation structure and elastic bearings that absorb the energy in the event of an earthquake.
[0008]
In general, seismic loads on nuclear power generation complexes have a significant impact on the design of structures, systems and components. The seismic load depends on whether the complex is located in a high seismic activity area or a low seismic activity area. Due to the seismic isolator's filtering or isolation characteristics, the vibration of the structure, systems, and components of the nuclear power complex can be compared to a site where a standard set of envelope design values for the structure on the isolator contains locations with high seismic activity. Are controlled so that they can be defined independently. Since the height of the rock mass also varies from position to position, by changing only the length of the caisson, a standard and general embedding can be selected independently of the site. Thus, a standard design of a nuclear power complex can be achieved.
[0009]
【Example】
Referring to FIG. 2, a structural foundation according to a preferred embodiment of the present invention includes a pit or
[0010]
As best shown in FIG. 1, an exemplary power generation complex includes a pair of
[0011]
As shown in FIG. 2, the
[0012]
As best shown in FIG. 2, each
[0013]
To construct a pedestal, first a soft soil layer is dug up a few meters above the soil layer. The bottom 14 end of each caisson is then embedded through the remaining soil layer and into the
[0014]
In accordance with a preferred embodiment of the present invention, each building of the power generation complex (
[0015]
Using the foundation design described above, the power generation complex is substantially supported on deep rock. The large circular pedestal forms a very solid and solid structure that transmits all loads to the bedrock foundation. The proposed structure is simple and well achieved with sufficient tolerances. The isolated basement was similarly constructed with conventional materials and techniques. Elastic bearings are selected to isolate the power generation complex structure from sideways seismic loads facing the bedrock foundation. Elastic bearings act as shear springs. These accommodate large displacements and absorb energy in the process of moving horizontally. These are each sized for application to an individual site. The lateral vibration of the isolated basement can be reduced by the placement of the stabilized soil 6 along the outer periphery of the
[0016]
The use of seismic isolators (filters) in combination with the massive mass loss of concrete relative to rock is a unique concept that enables the isolators as a standardization of the structure described above. Although the preferred embedding has been described in the context of a nuclear power complex, it will be apparent that any type of facility that requires protection from seismic events can be built on the isolated basement of the present invention.
[0017]
The concepts and concepts described here provide an economic basis for a nuclear power plant (or other industrial facility) that sits on soft soil covering suitable (soft or hard) rock. Provides a means of conceptual design. This design will minimize seismic loads on nuclear plant structures, systems and components. Furthermore, this design minimizes the total time required to build the foundation.
[0018]
As a result of the present invention, the use of standard nuclear power plant designs is possible regardless of whether the site is located on soft soil or in an area of high seismic activity. This design also allows the arrangement of the main components of the power generation complex to be approached simultaneously. This minimizes the required plant area and reduces differential movement between buildings. Initially, it will be possible to test, monitor and adjust basic support for nuclear facilities.
[0019]
Preferred implants have been disclosed for illustrative purposes only. Changes and modifications to the structures disclosed herein will be readily apparent to those skilled in the art. For example, the isolation concept of the present invention is versatile enough to take into account different methods of foundation construction (depending on soil depth). FIG. 2 is shown for an illustrative site where it is assumed that the rock surface is about 35 m below the bottom of the flat floor of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a site plan view of a structural foundation of a deep rock site according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a schematic sectional elevational view of the structural foundation depicted in FIG. 1 taken along section line 2-2 shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of the detail A shown in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
2 Bedrock layer 4 Upper layer of soil 6 Stabilized
Claims (6)
トレミー・コンクリートで満たされた複数のケーソンであって、前記複数のケーソンのそれぞれが、前記岩盤層の上に接触した状態で位置付けられる底端部と、所定の高さに配置されている頂端部とを有している、前記複数のケーソンと、
該複数のケーソンの頂端部により水平状態において垂直方向に支持されている床(10a)を含んでいる隔離地下室(10)と、該隔離地下室の前記床上に装着されている第1の複数の地震アイソレータ(18)と、該第1の複数の地震アイソレータのみにより支持されている第1の建屋(22)と、前記隔離地下室の前記床上に装着されている第2の複数の地震アイソレータ(18)と、該第2の複数の地震アイソレータのみにより支持されている第2の建屋(24、26又は28)とを備えており、前記第1及び第2の建屋は、その間に所定の間隔を有しており、
前記第1の建屋は、第1の原子炉建屋(22)であり、前記第2の建屋は、第2の原子炉建屋(24)又はタービン建屋(26又は28)であることを特徴とする、
土壌堆積物(4)により覆われた岩盤層(2)上に建設されている施設。A facility built on a bedrock layer (2) covered with soil deposits (4),
A plurality of caissons filled with tremey concrete, each of the plurality of caissons being positioned in contact with the bedrock layer, and a top end disposed at a predetermined height The plurality of caissons , and
An isolated basement (10) including a floor (10a) supported vertically in a horizontal state by the top ends of the plurality of caissons , and a first plurality of earthquakes mounted on the floor of the isolated basement An isolator (18), a first building ( 22 ) supported only by the first plurality of seismic isolators, and a second plurality of seismic isolators (18) mounted on the floor of the isolated basement And a second building ( 24, 26 or 28 ) supported only by the second plurality of seismic isolators, the first and second buildings having a predetermined interval therebetween. and it is,
The first building is a first reactor building (22), and the second building is a second reactor building (24) or a turbine building (26 or 28). ,
A facility built on a bedrock layer (2) covered with soil deposits (4).
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